C++标准库vector及迭代器

vector是同一种对象的集合，每个对象都有一个对应的整数索引值。和string对象一样，标准库将负责管理与存储元素相关的类存。引入头文件

#include<vector>

1.vector对象的定义和初始化

vector<T> v1 vector保存类型为T的对象。默认构造函数，v1为空
vector<T> v2(v1) v2是v1的一个副本
vector<T> v3(n,i) v3包含n个值为i的元素
vector<T> v4(n) v4含有值初始化的元素的n个副本

如果没有指定元素的初始化式，那么标准库将自行提供一个元素初始值进行值初始化。这个由库生成的初始值将用来初始化容器中的每个元素，具体的值为何，取决于存储在vector中元素的数据类型。

如果vector保存内置类型如int，那么标准库将用0值创建元素初始化式

vector<int> vv(10); //10个元素，每个被初始化为0

如果vector保存的是含有构造函数的类类型的元素，标准库将用该类型的默认的构造函数创建元素的初始化式

vector<string> vvvv(10) //10个元素，每个被初始化为空字符串

还有第三种情况，元素类型可能是没有定义构造函数的类类型。这种情况下，标准库仍产生一个带初始值的对象，这个对象的每个成员进行了值初始化。

2.vector对象的操作

几种重要的操作

v.empty() 如果v为空，则返回true，否则返回false
v.size() 返回v中元素的个数
v.push_back() 在v的末尾增加一个值为t的元素
v[n] 返回v中位置为n的元素
v1=v2 把v1中的元素替换为v2中元素的副本
v1==v2 如果v1与v2相等，则返回true
!=,<,<=,>,>= 保持这些操作符惯有含义

size()返回相应vector类定义的size_type的值。

vector::size_type //error

vector<int>::size_type //ok

push_back()函数将新元素添加到vector最后面。

3.迭代器简介

除了使用下标来访问vector对象的元素外，标准库还提供了访问元素的方法：使用迭代器。迭代器是一种检查容器内元素并且遍历元素的数据类型。

1.容器的iterator类型

每种容器类型都定义了自己的迭代器类型，如vector：

vector<int> ::iterator iter;变量名为iter。

2.begin和end操作

每种容器都定义了一队命名为begin和end的函数，用于返回迭代器。如果容器中有元素的话，由begin返回的元素指向第一个元素。

vector<int>::iterator iter=v.begin();

若v不为空，iter指向v[0]。

由end返回的迭代器指向最后一个元素的下一个，不存在，若v为空，begin和end返回的相同。

*iter=0;

iter++即将迭代器向前移动一个位置

即将v[0]赋值为0，由end返回的不允许进行解操作。

==和!=操作符来比较两个迭代器，若两个迭代器指向同一个元素，则它们相等，否则不想等。

迭代器使用举例：

for(vector<int>::iterator iter=v.begin();iter!=v.end();iter++)

*iter=0;

将vector中的元素全部赋值为0；

=================================================================

vector类称作向量类，它实现了动态数组，用于元素数量变化的对象数组。像数组一样，vector类也用从0开始的下标表示元素的位置；但和数组不同的是，当vector对象创建后，数组的元素个数会随着vector对象元素个数的增大和缩小而自动变化。

vector类常用的函数如下所示：

1.构造函数

vector():创建一个空vector
vector(int nSize):创建一个vector,元素个数为nSize
vector(int nSize,const t& t):创建一个vector，元素个数为nSize,且值均为t
vector(const vector&):复制构造函数
vector(begin,end):复制[begin,end)区间内另一个数组的元素到vector中

2.增加函数

void push_back(const T& x):向量尾部增加一个元素X
iterator insert(iterator it,const T& x):向量中迭代器指向元素前增加一个元素x
iterator insert(iterator it,int n,const T& x):向量中迭代器指向元素前增加n个相同的元素x
iterator insert(iterator it,const_iterator first,const_iterator last):向量中迭代器指向元素前插入另一个相同类型向量的[first,last)间的数据

3.删除函数

iterator erase(iterator it):删除向量中迭代器指向元素
iterator erase(iterator first,iterator last):删除向量中[first,last)中元素
void pop_back():删除向量中最后一个元素
void clear():清空向量中所有元素

4.遍历函数

reference at(int pos):返回pos位置元素的引用
reference front():返回首元素的引用
reference back():返回尾元素的引用
iterator begin():返回向量头指针，指向第一个元素
iterator end():返回向量尾指针，指向向量最后一个元素的下一个位置
reverse_iterator rbegin():反向迭代器，指向最后一个元素
reverse_iterator rend():反向迭代器，指向第一个元素之前的位置

5.判断函数

bool empty() const:判断向量是否为空，若为空，则向量中无元素

6.大小函数

int size() const:返回向量中元素的个数
int capacity() const:返回当前向量张红所能容纳的最大元素值
int max_size() const:返回最大可允许的vector元素数量值

7.其他函数

void swap(vector&):交换两个同类型向量的数据
void assign(int n,const T& x):设置向量中第n个元素的值为x
void assign(const_iterator first,const_iterator last):向量中[first,last)中元素设置成当前向量元素

示例：

1.初始化示例

#include "stdafx.h"
#include<iostream>
#include<vector>
using namespace std;
class A
{
//空类
};
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
//int型vector
vector<int> vecInt;
//float型vector
vector<float> vecFloat;
//自定义类型，保存类A的vector
vector<A> vecA;
//自定义类型，保存指向类A的指针的vector
vector<A*> vecPointA;
return 0;
}

// vectorsample.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。
//
#include "stdafx.h"
#include<iostream>
#include<vector>
using namespace std;
class A
{
//空类
};
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
//int型vector,包含3个元素
vector<int> vecIntA(3);
//int型vector,包含3个元素且每个元素都是9
vector<int> vecIntB(3,9);
//复制vecIntB到vecIntC
vector<int> vecIntC(vecIntB);
int iArray[]={2,4,6};
//创建vecIntD
vector<int> vecIntD(iArray,iArray+3);
//打印vectorA,此处也可以用下面注释内的代码来输出vector中的数据
/*for(int i=0;i<vecIntA.size();i++)
{
cout<<vecIntA[i]<<" ";
}*/
cout<<"vecIntA:"<<endl;
for(vector<int>::iterator it = vecIntA.begin();it!=vecIntA.end();it++)
{
cout<<*it<<" ";
}
cout<<endl;
//打印vecIntB
cout<<"VecIntB:"<<endl;
for(vector<int>::iterator it = vecIntB.begin() ;it!=vecIntB.end();it++)
{
cout<<*it<<" ";
}
cout<<endl;
//打印vecIntC
cout<<"VecIntB:"<<endl;
for(vector<int>::iterator it = vecIntC.begin() ;it!=vecIntC.end();it++)
{
cout<<*it<<" ";
}
cout<<endl;
//打印vecIntD
cout<<"vecIntD:"<<endl;
for(vector<int>::iterator it = vecIntD.begin() ;it!=vecIntD.end();it++)
{
cout<<*it<<" ";
}
cout<<endl;
return 0;
}

程序的运行结果如下：

上面的代码用了4种方法建立vector并对其初始化

2.增加及获得元素示例：

// vectorsample.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。
//
#include "stdafx.h"
#include<iostream>
#include<vector>
using namespace std;
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
//int型vector,包含3个元素
vector<int> vecIntA;
//插入1 2 3
vecIntA.push_back(1);
vecIntA.push_back(2);
vecIntA.push_back(3);
int nSize = vecIntA.size();
cout<<"vecIntA:"<<endl;
//打印vectorA,方法一：
for(int i=0;i<nSize;i++)
{
cout<<vecIntA[i]<<" ";
}
cout<<endl;
//打印vectorA,方法二：
for(int i=0;i<nSize;i++)
{
cout<<vecIntA.at(i)<<" ";
}
cout<<endl;
//打印vectorA,方法三：
for(vector<int>::iterator it = vecIntA.begin();it!=vecIntA.end();it++)
{
cout<<*it<<" ";
}
cout<<endl;
return 0;
}

上述代码对一个整形向量类进行操作，先定义一个整形元素向量类，然后插入3个值，并用3种不同的方法输出，程序运行结果如下：

// vectorsample.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。
//
#include "stdafx.h"
#include<iostream>
#include<vector>
using namespace std;
class A
{
public:
int n;
public:
A(int n)
{
this->n = n;
}
};
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
//int型vector,包含3个元素
vector<A> vecClassA;
A a1(1);
A a2(2);
A a3(3);
//插入1 2 3
vecClassA.push_back(a1);
vecClassA.push_back(a2);
vecClassA.push_back(a3);
int nSize = vecClassA.size();
cout<<"vecClassA:"<<endl;
//打印vecClassA,方法一：
for(int i=0;i<nSize;i++)
{
cout<<vecClassA[i].n<<" ";
}
cout<<endl;
//打印vecClassA,方法二：
for(int i=0;i<nSize;i++)
{
cout<<vecClassA.at(i).n<<" ";
}
cout<<endl;
//打印vecClassA,方法三：
for(vector<A>::iterator it = vecClassA.begin();it!=vecClassA.end();it++)
{
cout<<(*it).n<<" ";
}
cout<<endl;
return 0;
}

上述代码通过定义元素为类的向量，通过插入3个初始化的类，并通过3种方法输出，运行结果如下：

// vectorsample.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。
//
#include "stdafx.h"
#include<iostream>
#include<vector>
using namespace std;
class A
{
public:
int n;
public:
A(int n)
{
this->n = n;
}
};
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
//int型vector,包含3个元素
vector<A*> vecClassA;
A *a1 = new A(1);
A *a2 = new A(2);
A *a3 = new A(3);
//插入1 2 3
vecClassA.push_back(a1);
vecClassA.push_back(a2);
vecClassA.push_back(a3);
int nSize = vecClassA.size();
cout<<"vecClassA:"<<endl;
//打印vecClassA,方法一：
for(int i=0;i<nSize;i++)
{
cout<<vecClassA[i]->n<<"\t";
}
cout<<endl;
//打印vecClassA,方法二：
for(int i=0;i<nSize;i++)
{
cout<<vecClassA.at(i)->n<<"\t";
}
cout<<endl;
//打印vecClassA,方法三：
for(vector<A*>::iterator it = vecClassA.begin();it!=vecClassA.end();it++)
{
cout<<(**it).n<<"\t";
}
cout<<endl;
delete a1; delete a2;delete a3;
return 0;
}

上述代码通过定义元素为类指针的向量，通过插入3个初始化的类指针，并通过3种方法输出指针指向的类，运行结果如下：

3.修改元素示例

修改元素的方法主要有三种：1.通过数组修改，2.通过引用修改，3.通过迭代器修改

// vectorsample.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。
//
#include "stdafx.h"
#include<iostream>
#include<vector>
using namespace std;
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
//int型vector,包含3个元素
vector<int> vecIntA;
//插入1 2 3
vecIntA.push_back(1);
vecIntA.push_back(2);
vecIntA.push_back(3);
int nSize = vecIntA.size();
//通过引用修改vector
cout<<"通过数组修改，第二个元素为8："<<endl;
vecIntA[1]=8;
cout<<"vecIntA:"<<endl;
//打印vectorA
for(vector<int>::iterator it = vecIntA.begin();it!=vecIntA.end();it++)
{
cout<<*it<<" ";
}
cout<<endl;
//通过引用修改vector
cout<<"通过引用修改，第二个元素为18："<<endl;
int &m = vecIntA.at(1);
m=18;
cout<<"vecIntA:"<<endl;
//打印vectorA
for(vector<int>::iterator it = vecIntA.begin();it!=vecIntA.end();it++)
{
cout<<*it<<" ";
}
cout<<endl;
//通过迭代器修改vector
cout<<"通过迭代器修改，第二个元素为28"<<endl;
vector<int>::iterator itr = vecIntA.begin()+1;
*itr = 28;
cout<<"vecIntA:"<<endl;
//打印vectorA
for(vector<int>::iterator it = vecIntA.begin();it!=vecIntA.end();it++)
{
cout<<*it<<" ";
}
cout<<endl;
return 0;
}

程序运行结果如下：

4.删除向量示例

删除向量主要通过erase和pop_back，示例代码如下

// vectorsample.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。
//
#include "stdafx.h"
#include<iostream>
#include<vector>
using namespace std;
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
//int型vector,包含3个元素
vector<int> vecIntA;
//循环插入1 到10
for(int i=1;i<=10;i++)
{
vecIntA.push_back(i);
}
vecIntA.erase(vecIntA.begin()+4);
cout<<"删除第5个元素后的向量vecIntA:"<<endl;
//打印vectorA
for(vector<int>::iterator it = vecIntA.begin();it!=vecIntA.end();it++)
{
cout<<*it<<"\t";
}
cout<<endl;
//删除第2-5个元素
vecIntA.erase(vecIntA.begin()+1,vecIntA.begin()+5);
cout<<"删除第2-5个元素后的vecIntA:"<<endl;
//打印vectorA
for(vector<int>::iterator it = vecIntA.begin();it!=vecIntA.end();it++)
{
cout<<*it<<"\t";
}
cout<<endl;
//删除最后一个元素
vecIntA.pop_back();
cout<<"删除最后一个元素后的vecIntA:"<<endl;
//打印vectorA
for(vector<int>::iterator it = vecIntA.begin();it!=vecIntA.end();it++)
{
cout<<*it<<"\t";
}
cout<<endl;
return 0;
}

程序运行结果如下：

3.进一步理解vector，如下图所示：

当执行代码vector<int> v(2,5)时，在内存里建立了2个整形元素空间，值是5.当增加一个元素时，原有的空间由2个编程4个整形元素空间，并把元素1放入第3个整形空间，第4个空间作为预留空间。当增加元素2时，直接把值2放入第4个空间。当增加元素3时，由于原有向量中没有预留空间，则内存空间由4个变为8个整形空间，并把值放入第5个内存空间。

总之，扩大新元素时，如果超过当前的容量，则容量会自动扩充2倍，如果2倍容量仍不足，则继续扩大2倍。本图是直接在原空间基础上画的新增空间，其实要复杂的多，包括重新配置、元素移动、释放原始空间的过程。因此对vector容器而言，当增加新的元素时，有可能很快完成（直接存在预留空间中），有可能稍慢（扩容后再放新元素）；对修改元素值而言是较快的；对删除元素来说，弱删除尾部元素较快，非尾部元素稍慢，因为牵涉到删除后的元素移动。

4.综合示例

// vectorsample.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。
//
#include "stdafx.h"
#include<iostream>
#include<vector>
#include<string>
using namespace std;
class Student
{
public:
string m_strNO;
string m_strName;
string m_strSex;
string m_strDate;
public:
Student(string strNO,string strName,string strSex,string strDate)
{
m_strNO = strNO;
m_strName = strName;
m_strSex = strSex;
m_strDate = strDate;
}
void Display()
{
cout<<m_strNO<<"\t";
cout<<m_strName<<"\t";
cout<<m_strSex<<"\t";
cout<<m_strDate<<"\t";
}
};
class StudCollect
{
vector<Student> m_vStud;
public:
void Add(Student &s)
{
m_vStud.push_back(s);
}
Student* Find(string strNO)
{
bool bFind = false;
int i;
for(i = 0;i < m_vStud.size();i++)
{
Student& s = m_vStud.at(i);
if(s.m_strNO == strNO)
{
bFind = true;
break;
}
}
Student *s = NULL;
if(bFind)
s = &m_vStud.at(i);
return s;
}
};
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
Student s1("1001","zhangsan","boy","1988-10-10");
Student s2("1002","lisi","boy","1988-8-25");
Student s3("1003","wangwu","boy","1989-2-14");
StudCollect s;
s.Add(s1);
s.Add(s2);
s.Add(s3);
Student *ps = s.Find("1002");
if(ps)
ps->Display();
return 0;
}

代码运行实例如下：